論文開題：激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價

激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價

學院：機電學院

專業(yè)：測控技術(shù)與儀器

激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價
1：選題依據(jù)
1.1選題目的與研究意義
在激光技術(shù)的許多應(yīng)用領(lǐng)域中, 光束質(zhì)量至關(guān)重要。激光材料加工, 光學信息處理、存儲和記錄,激光的醫(yī)學臨床應(yīng)用等領(lǐng)域, 都對光束質(zhì)量有較高的要求。在很多應(yīng)用中, 希望激光束是均勻分布。因此, 對激光光束進行整形變得尤為重要, 由此產(chǎn)生了多種激光光束整形技術(shù)。近年來, 激光光束整形技術(shù)成為研究的熱點。
迄今已經(jīng)發(fā)展了多種激光束空間整形技術(shù), 有些技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用到固體激光器和氣體激光器的光束整形中, 輸出光束質(zhì)量較以前有很大提高。其中, 激光擴束鏡元件以其強大的功能在光束空間整形上將有著廣泛的應(yīng)用前景。如何得到能量利用率高、均勻化程度好的光束將是空間整形技術(shù)的發(fā)展目標。目前, 激光束空間整形的研究繼續(xù)向縱深發(fā)展, 隨
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況下,激光器發(fā)射多模激光束,其強度分布復雜 , 甚至隨時間變化。Dickey 等人提出的微透鏡陣列整形系統(tǒng)很好的解決了多模激光束的整形問題。他們依靠光束的分割和子束的疊加達到整形目的,消除了入射激光光強分布不均勻的影響。但該方法也存在一些缺陷,比如子束的疊加會在靶面產(chǎn)生干涉斑紋,影響整形質(zhì)量。
衍射光學元件diffractive optical elements DOE 具有許多傳統(tǒng)光學元件不具備的特點。例如它薄而輕,有利于促進 系統(tǒng)的小型化、陣列化和集成化。自 20 世紀 80 年代以來得 到了廣泛關(guān)注。衍射光學元件具有較高的衍射效率(僅對純 相位元件而言) ,能夠?qū)崿F(xiàn)任意的波面變換 ,在光束整形方面 有著廣泛的研究前景。
以上幾種整形方法都是針對特定的光束參數(shù)設(shè)計的。通常情況下,我們希望系統(tǒng)具有更好的通用性 ,即系統(tǒng)的透過率能夠根據(jù)光束參數(shù)的變化而調(diào)整。美國勞倫茲•利弗莫爾國家實驗室提出了雙折射透鏡組整形系統(tǒng)很好的解決了這個問題。他們的系統(tǒng)可以通過轉(zhuǎn)動雙折射透鏡主軸方向來調(diào)整系統(tǒng)的透過率。一種更為靈活的光束整形器件是液晶空間光調(diào)制器 ,它可以通過計算機來實時控制系統(tǒng)的透過率 ,也被稱為可編程的光電型衍射光學元件。
還有一種比較特殊的光束變換器件是圓錐鏡（ a*icon)。它能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( nondiffractive) 的傳播很遠的距離。這里所說的無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。這種無衍射光束在工程技術(shù)中有重要應(yīng)用。而且圓錐鏡與其它元件結(jié)合,還可實現(xiàn)多種整形方面的要求。
2：設(shè)計的目標與方案
2.1設(shè)計的主要內(nèi)容
（1）基于軸棱錐構(gòu)建激光光束整形變換系統(tǒng) （2）對整形光學系統(tǒng)進行像差分析，并優(yōu)化。
2.2擬解決的關(guān)鍵問題
（1）利用zema*光學設(shè)計軟件對光學系統(tǒng)進行設(shè)計 （2）在zema*中分析系統(tǒng)像差，并根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化 2.3主要研究方法與路線
A•用軸棱錐搭建光學系統(tǒng)
軸棱錐是一種特殊的光束轉(zhuǎn)化器件，它能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( non2 diffractive) 的傳播很遠的距離。這里所說的無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。
依據(jù)階變折射率軸棱錐產(chǎn)生局域空心光束的方案來設(shè)計光學系統(tǒng)，搭建一個可以得到在空間均勻分布的整形光束，在對所得結(jié)果進行像差分析，調(diào)整光學元件參數(shù)，最終得到理想的光束。
B．用ZEMA*仿真軟件進行整形后的激光光束性能分析、評價。
3：設(shè)計的特色與創(chuàng)新點
軸棱錐能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( non2 diffractive) 的傳播很遠的距離。無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。這種無衍射光束在工程技術(shù)中有重要應(yīng)用。而且圓錐鏡與其它元件結(jié)合,還可實現(xiàn)多種整形種整形方面的要求。

5：預期成果及形式
通過自行設(shè)計的光學系統(tǒng)，使入射的激光光束可以呈均勻分布，并對系統(tǒng)像差進行分析與評價。用仿真軟件實現(xiàn)，無硬件。
6：進度安排
1～2周 查閱相關(guān)資料，學習ZEMA*軟件；
3～4周 翻譯英文材料；
5～6周 理解任務(wù)要求，學習像差理論知識，并繼續(xù)查閱相關(guān)資料
7～8周 完成主 ……（未完，全文共2798字，當前僅顯示1779字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價》）